Análisis dimensional del comportamiento hiperelástico del tubo arterial bajo un estado multiaxial de tensiones

Se aplicó la mecánica de sólidos hiperelásticos al estudio del comportamiento del tubo arterial, ya que es un medio consolidado en la comprensión de fenómenos de interés para los profesionales de la medicina y de la ingeniería biomédica. En el caso del órgano en cuestión, su estudio se realizó media...

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Autores:: Barrera Cárdenas, Helver Mauricio

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2016

Institución:: Universidad Autónoma de Occidente

Repositorio:: RED: Repositorio Educativo Digital UAO

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description	Se aplicó la mecánica de sólidos hiperelásticos al estudio del comportamiento del tubo arterial, ya que es un medio consolidado en la comprensión de fenómenos de interés para los profesionales de la medicina y de la ingeniería biomédica. En el caso del órgano en cuestión, su estudio se realizó mediante el modelado como un recipiente cilíndrico de pared gruesa, donde la función de energía empleada permitió considerar aspectos microestructurales como la anisotropía y la dispersión de fibras de colágeno. En el problema de equilibrio estático en el que se implementa esta caracterización se representaron las capas media y adventicia de la pared arterial. La solución expedita del problema de valores en la frontera resultante es posible gracias a la asunción de un patrón de deformación de simetría axial. Se encontró que el factor de dispersión de fibras y los demás parámetros adimensionales del mismo orden de magnitud tienen el rol dominante en la rigidez radial del tubo arterial. Los resultados se presentan utilizando grupos adimensionales, lo cual facilita la interpretación rápida del efecto de los numerosos parámetros que emergen
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En el caso del órgano en cuestión, su estudio se realizó mediante el modelado como un recipiente cilíndrico de pared gruesa, donde la función de energía empleada permitió considerar aspectos microestructurales como la anisotropía y la dispersión de fibras de colágeno. En el problema de equilibrio estático en el que se implementa esta caracterización se representaron las capas media y adventicia de la pared arterial. La solución expedita del problema de valores en la frontera resultante es posible gracias a la asunción de un patrón de deformación de simetría axial. Se encontró que el factor de dispersión de fibras y los demás parámetros adimensionales del mismo orden de magnitud tienen el rol dominante en la rigidez radial del tubo arterial. Los resultados se presentan utilizando grupos adimensionales, lo cual facilita la interpretación rápida del efecto de los numerosos parámetros que emergenA study of the behavior of the arterial blood vessel was performed by resorting to the mechanics of hyperelastic solids, for this is a currently well-established means to understanding a number of phenomena of concern among physicians and biomedical engineers. As regards this organ, it was modelled as a thick walled cylindrical vessel where the material energy function comprised the characterization of microstructural features of the tissue, such as anisotropy and fiber orientation dispersion. The static equilibrium problem for implementing this model represented the adventitia and media layers of the arterial wall, while its solution was simple thanks to assuming an axisymmetric deformation pattern. It is found that the fiber orientation factor along with the other dimensionless quantities of the same order of magnitude had the most influence on the arterial blood vessel radial stiffness. These results were processed using dimensional groups, thereby facilitating interpretation in the light of the many parameters that the whole model considersapplication/pdfpáginas 354-369spaUniversidad del NorteIngeniería y Desarrollo, volumen 34, número 2, páginas 354-369, (july- december, 2016)G. Maurice, X. Wang, B. Lehalle, J.F. Stoltz, "Modeling of elastic deformation and vascular resistance of arterial and venous vasa vasorum", J. Mal. Vasc., vol. 23, n° 4, pp. 282-8, 1998D. Brands, A. Klawonn, O. Rheinbach, J. Schroder, "Modelling of convergence in arterial wall simulations using a parallel FETI solution strategy", Comput. Methods. Biomech. Biomed. Eng., vol. 11, n° 5, pp. 569-583, 2008F. Mosora, A. Harmant, C. Bernard, A. Fossion, T. Pochet, J. Juchmes, S. Cescotto, "Modelling the arterial wall by finite elements", Arch. Int. Physiol. Biochim. Biophys., vol. 101, n° 3, pp. 185-191, 1993T. C. Gasser, C.A.J. Schulze-Bauer, G.A. Holzapfel, "A three-dimensional finite element model for arterial clamping", ASME: J. Biomech. Eng., n° 124, pp. 355-363, 2002S. Till, "The effect of different artery wall models on arterial blood flow simulation", in First Hungarian conference on biomechanics, Budapest 2003P. K. Siogkas, A. I. Sakellarios, T. P. Exarchos, K. Stefanou, D. I. Fotiadis, K. Naka, L. Michalis, N. Filipovic, O. Parodi, "Blood flow in arterial segments: rigid vs. deformable Wall simulations", J. Serbian Soc. Comp. Mech., vol. 5, n° 1, pp. 69-77, 2011G. A. Holzapfel, T.C. Gasser, M. Stadler, "A structural model for the viscoelastic behavior of arterial walls: Continuum formulation and finite element analysis," Eur. J. Mech. A-Solids, n° 21, pp.441-463, 2002T. C. Gasser, G. A. 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Csecsei, "Anteposition of the Internal Carotid Artery for Surgical Treatment of Kinking", Surg. Neurol., n° 56, pp. 124-126, 2001G. Illuminati, J. B. Ricco, F. G. Calio, A. D'Urso, G. Ceccanei, F. Vietri, "Results in a consecutive series of 83 surgical corrections of symptomatic stenotic kinking of the internal carotid artery," Surgery, n° 143, pp. 134-139, 2008E. Ballotta, G. Thiene, C. Batracchini, M. Ermani, C. Militello, G. Da Giau, B. Barbon, A. Angelini, "Surgical vs. medical treatment for isolated internal carotid artery elongation with coiling or kinking in symptomatic patients: A prospective randomized clinical study", J. Vasc. Surg., n° 42, pp. 838-846, 2005I. Adaletli, S. Kurugoglu, V. Davutoglu, H. Ozer, K. Besirli, A.G. Sayin, "Pseudocoarctation", Can. J. Cardiol., vol. 23, n° 8, pp. 675-676, 2007W. B. Wang, G. M. Lin, "Pseudocoarctation and coarctation", Int. J. Cardiol., n° 133, pp. 62-64, 2009Derechos Reservados - Universidad Autónoma de Occidentehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2instname:Universidad Autónoma de Occidentereponame:Repositorio Institucional UAOCardiovascular mechanicsHyperelasticitySoft tissueArterial tubeMecánica cardiovascularHiperelasticidadTejidos blandosTubo arterialElasticityBioengineeringBioingenieríaElasticidadCollagenBiomedical engineeringTissuesColágenoIngeniería biomédicaTejidosAnálisis dimensional del comportamiento hiperelástico del tubo arterial bajo un estado multiaxial de tensionesDimensional analysis of the hyperelastic behavior of the arterial blood vessel subject to a multiaxial stress stateArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTREFinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Publicationf608b27f-3b11-4041-b07e-40e9f8a7d0cdvirtual::607-1f608b27f-3b11-4041-b07e-40e9f8a7d0cdvirtual::607-1https://scholar.google.com/citations?hl=de&view_op=list_works&gmla=AP6z3OYgyKNV4SXIsrFCLfeZy4UIrIrbyXxywRNV-C1ZKnpTkio8g9aklz0hJAg7XS_UPdAknPgql5zu89xaKLcx9QI3sN69O6biQQvlg3a_jR_o01ufqXtkz9H6gA&user=u7z3_5IAAAAJvirtual::607-10000-0002-6968-1508virtual::607-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001391726virtual::607-1CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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Análisis dimensional del comportamiento hiperelástico del tubo arterial bajo un estado multiaxial de tensiones

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